每100g核桃仁含優質脂肪63.00-70.00g，蛋白質14.60-19.00g，碳水化合物5.40-10.70g，磷280.00mg，鈣85.00mg，鐵、鋅3.20mg。維生素b 1.26毫克，維生素B2 0.15毫克，煙酸1.00毫克，核黃素0.11毫克，煙酸1.00毫克，硫胺素0.17毫克，以及少量硒和錳。
核桃仁中蛋白質含量最高可達29.7%。核桃仁中蛋白質消化率與凈蛋白之比高，效價與動物蛋白相近。它富含氨基酸，有18種氨基酸，8種必需氨基酸含量合理，接近聯合國糧農組織和世衛組織規定的標準。它是壹種很好的蛋白質。每100g核桃仁含谷氨酸3549 mg，精氨酸2621 mg，天冬氨酸1656 mg，透明質酸1170 mg，絲氨酸934 mg。異亮氨酸328 ~ 625毫克，亮氨酸680 ~ 1268毫克，賴氨酸234 ~ 425毫克，蛋氨酸134 ~ 236毫克，苯丙氨酸421 ~ 711毫克，蘇氨酸327 ~ 596毫克。特別是賴氨酸、色氨酸等人體不能合成，需要從飲食中獲取的八種必需氨基酸含量相對較高。
核桃脂肪酸的主要成分是不飽和脂肪酸，約占其總量的90%。人體必需脂肪酸亞油酸的含量是普通菜籽油的3-4倍。核桃油的酸值為0.5 ~ 0.9，脂肪酸的平均分子量為273 ~ 276。它由約8.0%的棕櫚酸、2.0%的硬脂酸、18.0%的油酸、63.0%的亞油酸、9.0%的α-亞麻酸和0.4%的肉豆蔻酸組成。其中，亞麻酸是人體必需的脂肪酸，是ω-3家族的成員，是各種細胞的基本成分。核桃仁富含人體大腦必需的脂肪酸，不含膽固醇，是天然的“腦黃金”，品質無可比擬。
核桃仁中的營養成分可以彌補素食者飲食中缺乏的鐵、鋅、鈣、亞麻酸等微量元素，是很好的天然營養補充劑。
人對維生素的吸收主要是通過脂溶性吸收，而核桃仁中儲存的脂肪和維生素正好滿足了人體的生理需求，容易被吸收。核桃仁中含有的維生素E有助於人長壽。維生素e可以保護細胞免受自由基的氧化損傷，有益健康。因此，核桃是壹種優良的幹果食品，含有蛋白質、脂肪、糖、纖維素、維生素等五種營養元素，具有很好的營養價值。營養學家稱，每500克核桃仁的營養價值相當於500克雞蛋或4500克牛奶。
核桃花粉含量高，營養豐富。每壹雄花序的花粉含量為0.65438±0.3～0.50克..據分析，核桃花粉含蛋白質25.38%，總氨基酸21.33%，可溶性糖11.08%，還含有鉀、鐵、錳、鋅、硒等多種礦物質。花粉中β-胡蘿蔔素、核黃素、抗壞血酸和維生素E的含量也很高，因此核桃花粉是壹種良好的天然營養和保健食品資源。